2025/08/19
Laser-direct energy deposition of the high γ′ LW 4280 Ni-based superalloy
Jena, A.; Gontcharov, A.B.; Lowden, P.; Brochu, M. (2025). Laser-direct energy deposition of the high γ′ LW 4280 Ni-based superalloy. Journal of Alloys and Compounds, vol. 1026, may 2025, 180503.
Cette étude examine la relation entre la structure et les propriétés de l’alliage LW 4280, élaboré par dépôt direct d’énergie laser. L’alliage présente, dans son état brut de dépôt, une microstructure dendritique typique, avec une micro-ségrégation importante des éléments d’alliage. De fines précipitations de γ′ sont observées dans les cœurs de dendrites, tandis que les zones interdendritiques montrent des précipitations de γ′ plus grossières, ainsi que des carbures à base de Ta, Hf et W. Les précipités γ′ sont enrichis en Al et Ta, tandis que la matrice γ est riche en Cr, Co, W, Re et Mo. L’application d’un traitement thermique en deux étapes, sous le solvus, aux échantillons bruts de dépôt a entraîné la croissance des carbures à base de Ta, Hf et W, la formation de carbures à base de Cr, ainsi qu’une distribution bimodale de précipités γ′ représentant environ 49 %. Malgré les traitements thermiques, des variations chimiques persistent entre les cœurs dendritiques et les régions interdendritiques. La différence de paramètres de réseau entre la phase γ et les précipités γ′ a été utilisée pour déterminer le désaccord de maille, tant dans l’état brut de dépôt que dans l’état traité thermiquement. Le traitement thermique a permis d’augmenter la dureté de 434 ± 15 HV0.1 à 495 ± 17 HV0.1. Les échantillons traités thermiquement ont également présenté d’excellentes propriétés thermophysiques et mécaniques, à température ambiante comme à haute température. Les essais de rupture sous contrainte à haute température ont révélé une durée de rupture remarquable : 1084 h à 788 °C/448 MPa, 119 h à 871 °C/276 MPa, 458 h à 927 °C/179 MPa, et 93 h à 982 °C/138 MPa. Des essais de fatigue axiale réalisés à 982 °C, sous des amplitudes de contrainte de 168, 134 et 121 MPa, ont donné des durées de vie respectives de 3,5 × 10⁶, 1,0 × 10⁷ et 1,13 × 10⁷ cycles.